JP2018059609A

JP2018059609A - 減速装置

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Publication number: JP2018059609A
Application number: JP2016199280A
Authority: JP
Inventors: 山中　悌二郎; Teijiro Yamanaka; 悌二郎山中
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2018-04-12
Anticipated expiration: 2036-10-07
Also published as: JP6719824B2

Abstract

【課題】潤滑油の冷却効率が良好な減速装置を提供する。【解決手段】潤滑油３４が内部に封入されたケーシング１２と、ケーシング１２に回転自在に支持される軸１４と、軸１４のケーシング１２から突出した部分に装着されたファン２６と、を備える減速装置であって、ファン２６から送られる風を受ける位置に設けられたオイルクーラ４６と、ケーシング１２内の潤滑油をオイルクーラ４６に送り出すポンプ機構４８と、オイルクーラ４６で冷却された潤滑油をケーシング１２内に戻す戻り油路５４と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、減速装置に関する。

減速装置では、歯車の噛み合い等に伴い生じる熱により、ケーシング内に封入された潤滑油が劣化する恐れがある。この対策として、たとえば、特許文献１には、ケーシングを強制空冷するためのファンを備える減速装置が提案されている。この減速装置では、ケーシングを強制空冷することで、ケーシング内の潤滑油が間接的に冷却される。

特開２０１４−１５６９０４号公報

従来のように、ファンを用いてケーシングを強制空冷する場合、ケーシングのフィン等の形状を工夫することで放熱量を高め、潤滑油の冷却効率を高めるのが通常である。しかしながら、ケーシングの形状を工夫するにしても自ずと限界があるため、潤滑油の冷却効率を高めることのできる代替案の提案が望まれる。

本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、潤滑油の冷却効率が良好な減速装置を提供することになる。

本発明のある態様は減速装置に関する。減速装置は、潤滑油が内部に封入されたケーシングと、前記ケーシングに回転自在に支持される軸と、前記軸の前記ケーシングから突出した部分に装着されたファンと、を備える減速装置であって、前記ファンから送られる風を受ける位置に設けられたオイルクーラと、前記ケーシング内の潤滑油を前記オイルクーラに送り出すポンプ機構と、前記オイルクーラで冷却された潤滑油を前記ケーシング内に戻す戻り油路と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、潤滑油の冷却効率が良好な減速装置を提供できる。

本実施形態の減速装置を示す断面図である。本実施形態の減速装置の一部の拡大断面図である。本実施形態のオイルクーラの斜視図である。本実施形態のオイルクーラを図３の矢視Ｐｃから見た図である。

以下、実施形態、変形例では、同一の構成要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面では、説明の便宜のため、構成要素の一部を適宜省略したり、構成要素の寸法を適宜拡大、縮小して示す。また、共通点のある別々の構成要素には、符号の末尾に「−Ａ、−Ｂ」と付すことで区別し、総称するときはこれらを省略する。

図１は、本実施形態の減速装置１０を示す断面図である。減速装置１０は、ケーシング１２と、複数の軸１４、１６、１８と、複数の軸受２０と、減速機構２４と、ファン２６と、ファンカバー２８とを備える。

ケーシング１２は、減速機構２４を収納する中空構造の本体部３０と、後述する第１入力軸受２０−Ａおよび第２入力軸受２０−Ｂを収納する軸受ハウジング部３２とを有する。本体部３０の内部には、減速機構２４の一部が浸るように潤滑油３４が封入される。潤滑油３４は、各軸受２０や減速機構２４を潤滑するためのものである。ケーシング１２の詳細は後述する。

複数の軸１４、１６、１８には、モータの駆動軸から回転動力を入力するための入力軸１４と、動力を出力するための出力軸１６と、減速機構２４と協働して入力軸１４の回転を出力軸１６に伝達するための複数の中間軸１８とが含まれる。入力軸１４は、ケーシング１２の本体部３０や軸受ハウジング部３２を貫通しており、ケーシング１２から突出した突出部分１４ａを有する。

複数の軸受２０は、複数の軸１４、１６、１８のそれぞれに対応して二つ設けられ、対応する軸１４、１６、１８をケーシング１２に回転自在に支持させる。本図では、入力軸１４に対応する入力軸受２０のみを示す。入力軸受２０には、入力軸１４の突出部分１４ａに装着されるファン２６側に配置される第１入力軸受２０−Ａと、第１入力軸受２０−Ａを挟んでファン２６とは反対側に配置される第２入力軸受２０−Ｂとが含まれる。

減速機構２４は、入力軸１４から入力される回転動力を減速して出力軸１６に伝達するためのものであり、複数の軸１４、１６、１８の何れかと一体に回転可能な複数の歯車により構成される。本実施形態の減速機構２４は、入力軸１４から出力軸１６に至る動力伝達経路の前段側にある直交軸減速機構３８と、動力伝達経路の後段側にある二つの平行軸減速機構４０とを有する。

図２は、減速装置１０の一部の拡大断面図である。ファン２６は、入力軸１４の突出部分１４ａにキー等を用いて装着される。ファン２６は、入力軸１４と一体に回転可能であり、入力軸１４とともに回転することにより風を送り出す。本実施形態のファン２６は、アキシャルファンであり、その回転によって、入力軸１４の突出部分１４ａ側の端部とは反対側にある反対側端部１４ｂに向かう方向Ｐａに風を送り出す。

ファンカバー２８は、ファン２６、ケーシング１２の軸受ハウジング部３２及び後述するオイルクーラ４６を覆う。ファンカバー２８は、不図示のボルト等の固定具を用いて、ケーシング１２の本体部３０に固定される。ファンカバー２８は、入力軸１４の反対側端部１４ｂ側に向かって開く有底筒状をなす。

ケーシング１２の本体部３０は、入力軸１４が貫通するとともに入力軸１４が外向きに突出する壁部３０ａを有する。ケーシング１２の軸受ハウジング部３２は、本体部３０の壁部３０ａから入力軸１４が突出する方向Ｐｂであって、入力軸１４の軸方向に沿った方向Ｐｂに向けて、壁部３０ａから突出する。軸受ハウジング部３２は、全体として、入力軸１４の軸方向に延びる筒状をなしている。軸受ハウジング部３２は、本実施形態において、本体部３０とは別体に設けられ、ボルト等を用いて本体部３０に固定される。

軸受ハウジング部３２内には、第１入力軸受２０−Ａを収納する第１軸受収納部３２ａと、第２入力軸受２０−Ｂを収納する第２軸受収納部３２ｂと、第１入力軸受２０−Ａと第２入力軸受２０−Ｂの間の空洞部３２ｃとが設けられる。空洞部３２ｃは、第１入力軸受２０−Ａと第２入力軸受２０−Ｂの間のスパンである軸受スパンを確保するために設けられる。

軸受ハウジング部３２のファン２６側の端部には、その開口端を覆うハウジングカバー４２が取り付けられる。入力軸１４はハウジングカバー４２を貫通し、入力軸１４とハウジングカバー４２の間はオイルシール４４によりシールされる。

ここで、本実施形態の減速装置１０は、更に、オイルクーラ４６と、ポンプ機構４８と、第１往き油路５０と、第２往き油路５２と、戻り油路５４とを備えている。

オイルクーラ４６は、潤滑油を内部に通すことで、ケーシング１２外にある外気との間での熱交換を経て潤滑油を冷却させるためのものである。オイルクーラ４６は、ファン２６から送られる風を受ける位置に設けられる。この条件を満たすため、本実施形態のオイルクーラ４６は、ファン２６に対してファン２６の送風方向Ｐａに離れた位置に配置される。より詳しくは、オイルクーラ４６は、ファン２６に対して入力軸１４の反対側端部１４ｂ側に配置される。

図３は、オイルクーラ４６の斜視図であり、図４は、オイルクーラ４６を図３の矢視Ｐｃから見た図である。図２〜図４に示すように、本実施形態のオイルクーラ４６は、全体として、環状をなしており、ケーシング１２の軸受ハウジング部３２に外嵌される。より詳しくは、オイルクーラ４６は、軸受ハウジング部３２のファン２６側の端部３２ｅに外嵌される。このオイルクーラ４６の外径Ｌａは、ファン２６の外径Ｌｂより僅かに大きくなるように設定される。オイルクーラ４６は、圧入、ボルト等を用いて、軸受ハウジング部３２に固定される。

オイルクーラ４６は、入力軸１４の径方向から見て、第１入力軸受２０−Ａと重なる位置に配置される。このオイルクーラ４６は、ケーシング１２の本体部３０の壁部３０ａとファン２６の間に配置される。また、オイルクーラ４６は、ファンカバー２８内に配置される。オイルクーラ４６は、ファンカバー２８により外部の物体との接触から保護されており、安全性の向上が図られている。

図３、図４に示すように、オイルクーラ４６は、潤滑油を流す油路が内部に形成されるチューブとして機能する油路形成部材５６と、油路形成部材５６に接触して設けられる複数のフィン５８と、油路形成部材５６との間でフィン５８を挟み込む外輪部材６０及び内輪部材６２とを有する。

油路形成部材５６は、同心状に設けられる複数（本例では二つ）の環状部５６ａ、５６ｂと、複数の環状部５６ａ、５６ｂを接続する複数（本例では四つ）の接続部５６ｃとを有する。複数の環状部５６ａ、５６ｂには、内周側環状部５６ａと外周側環状部５６ｂとが含まれる。複数の接続部５６ｃは、内周側環状部５６ａと外周側環状部５６ｂとの間にて径方向に間隔を空けて設けられ、それら環状部５６ａ、５６ｂの内部空間を連通する。

内周側環状部５６ａの入力軸１４の反対側端部１４ｂ側（図３中の右下側）に臨む端面には、油導入孔５６ｄが内部に設けられる導入管５６ｅが突出する。外周側環状部５６ｂの入力軸１４の反対側端部１４ｂ側に臨む端面には、油導出孔５６ｆが内部に設けられる導出管５６ｇが突出する。油導入孔５６ｄは、内周側環状部５６ａの上端部の端面に開口しており、その内部を通して油路形成部材５６内に潤滑油が導入される。油導出孔５６ｆは、外周側環状部５６ｂの上端部の端面に開口しており、その内部を通して油路形成部材５６内から潤滑油が導出される。

フィン５８は、油路形成部材５６に潤滑油から伝達される熱の放熱を促進するためのものである。フィン５８は、波状をなす板材である。フィン５８は、外周側環状部５６ｂと内周側環状部５６ａの間、外周側環状部５６ｂと外輪部材６０の間、及び、内周側環状部５６ａと内輪部材６２の間に配置される。フィン５８は、自らが配置される空間を仕切ることで複数の空気通路５８ａを形成する。複数の空気通路５８ａは、入力軸１４の軸方向に貫通しており、その内部をファン２６から送られる風が通過可能である。フィン５８は、外輪部材６０、内輪部材６２、油路形成部材５６等にろう付け等により固定される。

外輪部材６０は、油路形成部材５６の外周側環状部５６ｂに対して外周側に配置される。内輪部材６２は、油路形成部材５６の内周側環状部５６ａに対して内周側に配置される。外輪部材６０と内輪部材６２は、いずれも、油路形成部材５６との間でフィン５８を挟み込んで保持するフィン保持部材として機能する。内輪部材６２の内周側には入力軸１４が貫通する貫通穴６２ａが形成される（図２も参照）。

図２に戻る。ポンプ機構４８は、ケーシング１２内の潤滑油３４をオイルクーラ４６に送り出すためのものである。ポンプ機構４８の詳細は後述する。

図２では各油路５０、５２、５４内での潤滑油の流れを白抜き矢印で示す。第１往き油路５０は、ケーシング１２の本体部３０内からポンプ機構４８に潤滑油３４を導くためのものであり、第１往き配管６６の内部に形成される。第２往き油路５２は、ポンプ機構４８からオイルクーラ４６に潤滑油３４を導くためのものであり、第２往き配管６８の内部に形成される。戻り油路５４は、オイルクーラ４６で冷却された潤滑油をケーシング１２の本体部３０内に戻すためのものであり、戻り配管７０の内部に形成される。

第１往き油路５０は、その上流端部５０ａがケーシング１２内の潤滑油３４の油面より低位置に配置され、その下流端部がポンプ機構４８に接続される。第１往き油路５０の中間部は、ケーシング１２の本体部３０の壁部３０ａや、軸受ハウジング部３２の内部空間と本体部３０の内部空間を隔てる壁部３２ｆを貫通する。第２往き油路５２は、その上流端部がポンプ機構４８に接続され、その中間部が軸受ハウジング部３２を貫通し、その下流端部がオイルクーラ４６の導入管５６ｅに接続される。戻り油路５４は、その上流端部がオイルクーラ４６の導出管５６ｇに接続され、その中間部が軸受ハウジング部３２を貫通する。また、戻り油路５４の中間部は、ケーシング１２の本体部３０の壁部３０ａや、軸受ハウジング部３２の壁部３２ｆを貫通する。戻り油路５４の下流端部５４ａは、ケーシング１２内の潤滑油３４の油面より高位置に配置される。

ポンプ機構４８の説明に戻る。ポンプ機構４８は、軸受ハウジング部３２の空洞部３２ｃ内の空間３２ｄに配置される。ポンプ機構４８は、本実施形態において、全体として環状をなしており、その内周側を入力軸１４が貫通する。本実施形態のポンプ機構４８は、トロコイドポンプである。トロコイドポンプそのものは周知のため、以下、簡易な説明をするにとどめる。

ポンプ機構４８は、ポンプハウジング７２と、インナーロータ（不図示）と、アウターロータ（不図示）とを有する。

ポンプハウジング７２は、ボルト等の固定具（不図示）によって、軸受ハウジング部３２の内壁面に固定される。ポンプハウジング７２の内部にはインナーロータやアウターロータが収納される。ポンプハウジング７２には、第１往き油路５０の下流端部や第２往き油路５２の上流端部が接続される。

ポンプハウジング７２は、その外周面にて径方向外側に張り出す張出部７２ａと、張出部７２ａよりファン２６側に設けられる嵌込部７２ｂとを有する。ポンプハウジング７２の張出部７２ａは、ケーシング１２の空洞部３２ｃ内の空間３２ｄを形成する内壁面のうち、第１入力軸受２０−Ａ側の内壁面３２ｇに突き当てられる。これにより、入力軸１４の軸方向にポンプ機構４８が位置決めされる。ポンプハウジング７２の嵌込部７２ｂは、ケーシング１２の空洞部３２ｃ内の空間３２ｄより第１入力軸受２０−Ａ側に延びる穴３２ｈの内側に嵌め込まれる。これにより、入力軸１４の径方向にポンプ機構４８が位置決めされる。

インナーロータは、入力軸１４と一体に回転可能に設けられる。アウターロータは、インナーロータの外周側に配置され、ケーシング１２に回転自在に支持される。インナーロータには外歯が形成され、アウターロータには外歯と噛み合う内歯が形成される。インナーロータとアウターロータとの間には複数のポンプ室が形成される。

インナーロータは、入力軸１４の回転を動力として回転する。アウターロータは、インナーロータの外歯と内歯の噛み合いにより、インナーロータの回転に従って回転する。複数のポンプ室の容積は、アウターロータやインナーロータの回転に伴い増減する。容積が増大するポンプ室にはケーシング１２内の潤滑油が第１往き油路５０を通して吸い込まれ、容積が減少するポンプ室からは第２往き油路５２を通してオイルクーラ４６に加圧された状態の潤滑油が送り出される。このように、ポンプ機構４８は、入力軸１４の回転を動力にして、ケーシング１２内の潤滑油をオイルクーラ４６に送り出す動作を行うように構成される。

以上の減速装置１０の動作を説明する。
モータから入力軸１４に回転動力が入力されると、その回転が減速機構２４や中間軸１８を通して伝達されて出力軸１６から出力される。入力軸１４が回転すると、ファン２６が入力軸１４と一体に回転する。ファン２６が回転すると、ファン２６から送られる風がオイルクーラ４６に当てられる。

ポンプ機構４８は、入力軸１４の回転を動力にして動作する。ポンプ機構４８が動作すると、ケーシング１２の本体部３０内の潤滑油が第１往き油路５０を通してポンプ機構４８に吸引され、ポンプ機構４８から第２往き油路５２を通してオイルクーラ４６の油導入孔５６ｄに潤滑油が送り出される。

図２〜図４を参照する。ポンプ機構４８から送り出される潤滑油は、オイルクーラ４６の油路形成部材５６内に油導入孔５６ｄから導入される。油路形成部材５６内に導入された潤滑油は、ポンプ機構４８から受ける圧送力によって、油路形成部材５６内を通過した後に油導出孔５６ｆから戻り油路５４に導出される。図４では、本実施形態の潤滑油の主な流れを白抜き矢印で示す。本実施形態の潤滑油は、油路形成部材５６の内周側環状部５６ａ内を上端部の油導入孔５６ｄから下側に向けて流れつつ、接続部５６ｃ内を通して外周側環状部５６ｂに流れ、その外周側環状部５６ｂ内を上側の油導出孔５６ｆに向けて流れる。

油路形成部材５６内を潤滑油が通過すると、油路形成部材５６を通して潤滑油からフィン５８に熱伝達され、フィン５８から外気に放熱されることで、潤滑油が冷却される。このとき、ファン２６から送られる風がフィン５８の周囲の空気通路５８ａを通過することで、フィン５８から外気への放熱が促進される。オイルクーラ４６で冷却された潤滑油はオイルクーラ４６から戻り油路５４を通してケーシング１２の本体部３０内に戻される。

以上の減速装置１０の作用効果を説明する。
本実施形態によれば、ケーシング１２内の潤滑油３４をオイルクーラ４６により冷却できるため、オイルクーラ４６により潤滑油３４から外気への伝熱量を容易に増大させることができる。また、ファン２６から送られる風を受ける位置にオイルクーラ４６が設けられるため、その風によりオイルクーラ４６の放熱を促進できる。これらが相まって、本実施形態の減速装置１０によれば、良好な潤滑油の冷却効率を得られる。また、オイルクーラ４６により潤滑油を冷却しているため、ケーシング１２のフィン等の形状に関わらず良好な潤滑油の冷却効率を得られる利点がある。

ポンプ機構４８は、軸受ハウジング部３２の空洞部３２ｃ内の空間３２ｄに配置されるため、次の利点がある。この空洞部３２ｃは、前述のとおり、軸受スパンを確保するために設けられる。入力軸１４を安定して支持するためには長い軸受スパンを確保せざるを得ず、これに伴い軸受ハウジング部３２の空洞部３２ｃには入力軸１４の軸方向に長いデッドスペースが生じ易くなる。本実施形態によれば、このデッドスペースを有効活用できるようになり、減速装置１０にポンプ機構４８を組み込みつつ、減速装置１０全体の外形寸法の増大を抑えられる。

また、ポンプ機構４８は、減速機構２４が収納されるケーシング１２の本体部３０ではなく軸受ハウジング部３２内に配置される。よって、ケーシング１２の本体部３０に減速機構２４等の内部部品を組み込むにあたり、その内部部品との干渉を抑え易くなり、減速装置１０の組み立て性を確保できる利点もある。

ポンプ機構４８は、入力軸１４の回転を動力にして動作するように構成される。よって、ポンプ機構４８に専用の駆動装置が不要となり、装置点数の削減によるコストダウンや省スペース化を図ることができる。

また、オイルクーラ４６は、ケーシング１２の軸受ハウジング部３２に外嵌されている。よって、たとえば、ファン２６と軸受ハウジング部３２の間にオイルクーラ４６の配置スペースを別途確保せずともよくなり、減速装置１０にオイルクーラ４６を組み込むにあたって省スペース化を図ることができる。

また、一般には、ファン２６側の第１入力軸受２０−Ａの発熱量は大きい。オイルクーラ４６は、この第１入力軸受２０−Ａと入力軸１４の径方向から見て重なる位置に配置されるため、その第１入力軸受２０−Ａに近い箇所に位置することになる。よって、ケーシング１２の軸受ハウジング部３２を介して第１入力軸受２０−Ａの熱をオイルクーラ４６まで伝達し易くなり、その熱をオイルクーラ４６で放熱することで、第１入力軸受２０−Ａを冷却し易くなる。また、減速装置１０の動作時、ケーシング１２の軸受ハウジング部３２は、第１入力軸受２０−Ａと径方向に重なる位置が変位し難く、その変位し難い箇所でオイルクーラ４６を安定して支持できる効果も得られる。

また、オイルクーラ４６の外径Ｌａは、ファン２６の外径Ｌｂより大きい。よって、ファン２６から送られた風をオイルクーラ４６で効果的に受けられ、より良好な潤滑油の冷却効率を得られる。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明した。前述した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施形態は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変更が可能である。

ケーシング１２は本体部３０と軸受ハウジング部３２とが別体である例を説明したが、これらが一体でもよい。

ファン２６は、入力軸１４に装着される例を説明したが、その装着相手はこれに限られない。この装着相手は、ケーシング１２に回転自在に支持される軸であればよく、たとえば、出力軸１６、中間軸１８等でもよい。また、ファン２６は、アキシャルファンを例に説明したが、その種類はこれに限られず、たとえば、ラジアルファン等でもよい。

オイルクーラ４６は、ファンカバー２８内に配置される例を説明したが、その配置位置は、ファン２６から送られる風を受ける位置であればよく、その具体的な位置は特に限られない。オイルクーラ４６は、たとえば、ファンカバー２８外に配置してもよい。

また、ファン２６から送られる風を直接的にオイルクーラ４６に当てる例を説明したが、そのファン２６によるオイルクーラ４６への風の当て方は特に限られない。たとえば、ファン２６としてラジアルファン等を用いる場合、ファンカバー２８により風の流れ方向を転向させることで、ファン２６から送られる風をオイルクーラ４６に当てるようにしてもよい。

ポンプ機構４８は、軸受ハウジング部３２内に配置される例を説明したが、その配置位置は特に限られない。たとえば、ケーシング１２の本体部３０内に配置されていてもよいし、ケーシング１２外に配置されてもよい。ポンプ機構４８はトロコイドポンプを例に説明したが、これに限られない。たとえば、ギヤポンプ、ベーンポンプ等でもよい。ポンプ機構４８は、入力軸１４の回転を動力にして動作する例を説明したが、これに限られず、たとえば、モータ等の駆動装置を用いて動作してもよい。

１０減速装置、１２ケーシング、１４入力軸、２０軸受、２６ファン、２８ファンカバー、３２軸受ハウジング部、３２ｄ空間、３４潤滑油、４６オイルクーラ、４８ポンプ機構、５４戻り油路。

Claims

潤滑油が内部に封入されたケーシングと、前記ケーシングに回転自在に支持される軸と、前記軸の前記ケーシングから突出した部分に装着されたファンと、を備える減速装置であって、
前記ファンから送られる風を受ける位置に設けられたオイルクーラと、
前記ケーシング内の潤滑油を前記オイルクーラに送り出すポンプ機構と、
前記オイルクーラで冷却された潤滑油を前記ケーシング内に戻す戻り油路と、を備えることを特徴とする減速装置。
前記ケーシングに前記軸を支持させる第１軸受および第２軸受を備え、
前記ケーシングは、前記第１軸受および前記第２軸受を収納する軸受ハウジング部を有し、
前記ポンプ機構は、前記軸受ハウジング部内にて前記第１軸受と前記第２軸受との間に設けられる空間に配置される請求項１に記載の減速装置。
前記ポンプ機構は、前記軸の回転を動力にして、前記潤滑油を前記オイルクーラに送り出す動作を行うように構成される請求項１又は２に記載の減速装置。
前記オイルクーラは、前記ファンを覆うファンカバー内に配置される請求項１から３のいずれかに記載の減速装置。
前記ケーシングは、前記ケーシングに前記軸を支持させる軸受を収納する軸受ハウジング部を有し、
前記オイルクーラは、前記軸受ハウジング部に外嵌される請求項１から４のいずれかに記載の減速装置。
前記軸受には、第１軸受と、前記第１軸受を挟んで前記ファンとは反対側に配置される第２軸受とが含まれ、
前記オイルクーラは、前記軸の径方向から見て前記第１軸受と重なる位置に配置される請求項５に記載の減速装置。
前記オイルクーラの外径は、前記ファンの外径より大きい請求項５または６に記載の減速装置。